Нередко короткие и давно разрабатываемые формулы модели разорванных связей представляются слишком простыми, устаревшими, и предпочтение отдается квантовым электронным теориям натяжения. Еще в тридцатые годы, в начале развития квантовой электронной теории металлов, было показано, что фермиевский электронный газ имеет свою граничную или поверхностную энергию, причем по порядку величины эта поверхностная энергия электронного газа соизмерима с натяжением металлов; возникло предположение, что натяжение металла, жидкого или твердого, является не атомарным, а электронным; оно принципиально отличается от поверхностного натяжения неметаллических веществ, имеет другую природу [183,184]. Конечные формулы электронной теории натяжения обычно содержат много слагаемых (например, десять), причем расчет многих слагаемых требует сильных допущений и часто содержит возможную ошибку, превышающую всю величину поверхностного натяжения жидкого металла. Уже квантовые вычисления энергии связи обычно слишком сложны, и их невозможно “честно” провести с достаточной точностью; при расчете натяжения добавляется еще ошибка представлений о строении поверхностного слоя, причем рассчитывается меньшая величина, и, следовательно, с большей относительной ошибкой. Поэтому невелики возможности предсказаний или выбора между конкурирующими концепциями на основе электронных расчетов натяжения. Отдавая должное этим теориям, использующим мощный математический аппарат и дающим возможность продемонстрировать владение сложными квантовыми методами, следует всё же признать, что для решения практических вопросов обычно предпочтительнее простые формулы модели разорванных связей. При переходе к растворам с различными взаимодействиями трудности электронной теории становятся уже очень большими. Если в ряду подобных веществ двигаться от неметаллической связи к металлической, то при таком переходе не удается выявить какого-либо заметного изменения характера или величины натяжения. Поверхностное натяжение жидких металлов также составляет в расчете на атом приблизительно 1/4 от энергии взаимодействия, как и у благородных газов, полупроводников, ковалентных веществ и др. Натяжение металла также можно рассчитать из модели разорванных связей, предполагая, что при выходе на поверхность атом теряет четверть связей [177-179]. Следовательно, энергию взаимодействия атомов в металле также можно представить как сумму энергии связей, несмотря на обобществление электронов. Это согласуется с тем, что электронная плотность в основном концентрируется в “сгустках” вокруг положительных атомных остовов, а также в “мостиках” между соседними атомами. Обычные значения имеют и температурные коэффициенты поверхностного натяжения металлов; для квантовых величин характерна более слабая температурная зависимость. Характерно, что с помощью формул модели разорванных связей приходится решать даже основной вопрос электронной теории, определяющий ее практическую ценность: в какой мере натяжение металлов имеет иную природу по сравнению с неметаллами, в какой мере оно является электронным? Переход к квантовым электронным теориям натяжения можно рассматривать как один из примеров математизации исследований, которую мы обсуждали в главе 1. Этот переход связан также с теми трудностями теории, к которым приводит традиционная идеология. Все равно не удается описать эффекты дальнодействия, толстые поверхностные пленки, особые кинетические свойства околоповерхностных слоев и др.; поэтому предпочтительнее выглядят электронные теории натяжения, которые используют, по крайней мере, современные сложные квантовые методы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕОРИИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
